高速铁路预制箱梁模板预设反拱调整

董晓强

（中交三航局交建分公司，上海 201900）

赣深铁路仲恺制梁场位于广东省惠州市，占地约133333.4m，有10个制梁台座、53个存梁台座、一个静载试验台和3个提梁台座。是一个生产601孔箱梁的大型梁场，其中32m箱梁553孔，24m箱梁48孔。

1 梁场测量工作的特点

为提高工作效率，节约成本，标准箱梁在预制梁场内进行生产。利用模板进行箱梁预制，可以提高箱梁的外观质量，提高生产效率。梁场测量工作除垫石交接验收及架梁后的徐变工作外，都是场内工作。该梁场采用与线下施工单位相同的控制网，将梁场置于与道路施工相同的坐标系中，然后根据梁场与线下施工线路之间的位置关系计算梁场构筑物的坐标，然后以此为依据进行梁场建设施工，梁场的大部分结构之间都是相互独立的，部分结构的施工测量工作为了更方便、简单、直观地进行施工，通常会采用假定坐标系的方法进行施工放样。

后张法预应力混凝土箱梁在预应力张拉作用下会产生一定的上拱即弹性上拱，终张拉完成后还会有一个长期缓慢向上的变化的过程即残余徐变，最终使梁面逐渐形成一条直线，保证高速铁路运行的平顺性。采用后张法工艺生产的预应力混凝土预制箱梁在生产前必须在生产预制箱梁的模板上进行反拱预设，用以抵消在预应力张拉过程中及张拉后长期残余徐变产生的上拱度。模板预设反拱应根据设计图纸提供的预设反拱值，利用二次抛物线公式计算相应位置对应的反拱值，并根据计算各位置反拱值对模板进行反拱调整。预设反拱目的就是用以抵消箱梁预应力张拉产生的上拱度，使梁面保持平顺，保障高速铁路运行过程中的安全。

2 模板反拱的预设

根据《预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）》跨度31.5m/24.5m（直曲线）建设工程通用参考图中设计要求，为保证线路在运营状态下的平顺性，梁体应预设反拱，理论计算跨中反拱值见表1和表2，其他位置按2次抛物线过渡。实际施工中反拱的设置应根据具体情况。

2.1 预制箱梁参数标准

该梁场生产的是32/24m标准箱梁，根据设计要求（表1，表2），该梁场模板预设反拱值32m箱梁为16mm，24m箱梁为6mm。

表1 24m箱梁计算结果汇总表

表2 32m箱梁计算结果汇总表

2.2 反拱计算

根据设计要求按照二次抛物线方程=²，每2m一段计算相应的反拱值见表3（32m箱梁反拱计算表），表4（24m箱梁反拱计算表）。

反拱的计算方式，根据二次抛物线=²，为各调整点到跨中位置的距离，为各调整点对应的反拱值，为常数。首先应计算常数，以32m箱梁为例，已知距跨中位置至支座中心距离为15.75m（梁跨度的一半，32m箱梁梁跨度即支座中心间距为31.5m） ，设计反拱值即为梁端到跨中的最大高差为16mm，则=/²，a=0.00006449987402，带入公式则为=0.00006449987420ײ，当X为14m时y=12.6mm，因测量精度为毫米级，因此四舍五入为13mm，依次计算相应位置反拱值，24m箱梁反拱计算亦是如此。结果为表3，表4中数据，模板调整完成后即形成一个向下的拱度，如图1和图2所示。

表3 32m箱梁反拱计算表

表4 24m箱梁反拱计算表

图1 32m箱梁反拱示意图

图2 24m箱梁反拱示意图

2.3 模板反拱的调整

模板预设反拱调整时采用苏州一光DSZ2光学水准仪进行调整，在使用之前先对仪器进行检查，对仪器i角进行检查校正，检查水准仪补偿器是否正常，仪器校正合格后方能进行使用。仪器必须精确调整，在模板调整使用过程中是无法保证前后视等距的，因此必须将角调整到在视距20m范围内尽可能地接近于0，由于模板全长为33m，一半为16.5m，由于现场空间的限制，视距不会超过20m。仪器调整一定要考虑视线范围内的仪器视线高度在同一高度，否则当仪器换位置测的时候，测量数据会有偏差。

模板调整前首先应进行模板安装，在做好的制梁台座两端（两个制梁台座共用一套内模时为两个制梁台座外侧两端）找到制梁台座的中点，以此为基准点采用假定坐标的方法进行定向，定向完成后（模板若为共用内模模板时），应先将模板另一端中心位置确定好，若还需要对轴线点位进行加密时，应确保所有点在同一直线上，然后用墨斗弹线将各点连接，放样时应将跨中横向轴线一并进行放样，确定模板的横向中心线，模板安装时先将跨中模板根据横向和纵向轴线与模板的横向纵向轴线对齐安置，跨中模板安置好后依次将剩余的底模模板纵向轴线对齐依次安置。

模板反拱的调整分为底模和侧模两部分。底模反拱调整相对复杂，因为底模调整前不能将模板提前固定在制梁台座上，提前固定会使模板调整更加复杂，因此只能利用千斤顶辅助进行调整，每调整好一段模板后，立即将调整好的模板焊接固定于制梁台座预埋角钢之上，防止在后续的调整中产生变化。侧模反拱调整相对简单，侧模的每个点位之下都有一个可调节的钢支撑用以进行侧模反拱调整。

反拱调整前应将底模从中间开始，每2m做好标记，对标记点进行观测，将观测的数据代入反拱值（表3/表4）进行分析，代入后测量读数值最小且与制梁台座基础相接没有继续调整的空间的点位 （表3/表4内位置相对应），然后以此为基准点，用水准仪测出视线高读数加上当前点的计算反拱值即为计算跨中读数。

跨中反拱调整时应左右两侧同时进行调整，如果先调好左侧再调右侧或者先调整右侧后调整左侧，在调整另一侧时会使调好的一侧发生变化，需要反复进行调整，费时费力，此法在此不做讲述。通常笔者采用2组工人同时进行底板反拱调整。用跨中位置实测读数减去计算跨中读数即为跨中向上调整的数值（只能向上调整，向上调整时可以借助千斤顶进行调整。向下调整时由于没有借力点，调整时比较复杂耗时切效果不是很好），按照计算好的数值通知工人进行调整，调整后进行观测，调整到高于设计值1mm~2mm后，通知工人用钢垫片塞实模板与预埋角钢之间的空隙，完成后撤掉千斤顶，然后观测是否与设计读数相同，根据实测情况再进行微调，使之在没有千斤顶支撑的情况下达到设计读数位置，跨中位置反拱调好并固定完成后进行复测，确定调整好后再以中间点为基准点开始其他位置反拱的调整，跨中位置读数减去相应点的计算反拱值即需要调整位置的设计读数。

反拱调整时要用4~6个千斤顶，两侧同时进行应每侧配置2~3个千斤顶，在调整模板反拱时，由于模板都是由3m、3.5m、4.5m的整块钢板构成，调整固定点位的反拱值时需要同时通过两个板缝进行调整，使调整位置到达设计高度。

反拱调整时应首先对跨中位置反拱进行调整，模板调整时，应模板左右两侧同时进行调整，若不能同时进行调整，当一侧完成后另一侧进行调整时会对已调整好的一侧产生影响，会造成先调整完成侧模板的二次调整，甚至有可能发生左右两侧反复调整的情况出现，使跨中位置到达根据反拱计算高度，跨中模板宽度为3m，根据计算所得，跨中左右1.5m处反拱为0即处在同一高度，模板调整到位后及时对跨中及两侧拼缝处固定，固定完成后松开千斤顶，观测跨中位置是否变化，如有变化进行微调，当不在发生变化对同应及时对跨中及两侧拼缝处进行焊接固定，使其不能因为周边模板的调整而发生变化，跨中位置高度将作为后续模板调整的基准，若发生变化，后续进行的调整可能会作废进行重调，因此跨中位置必须定好。

跨中确定好后即可对按顺序对其他位置反拱进行调整，调整时先对同一位置左右两侧相同位置进行测量，确定每个点需要调整的高度，然后通知配合的工人师傅进行调整，过程中应随时进行复测，确定调整高度。同一位置左右两侧当前调整的点和已经调整完成的点需进行联测，查看当前点位的调整是否对已调整完成的点造成影响，当对已完成点产生影响时及时降低当前调整点的高度，保证已完成点处于设计位置上并及时进行固定，然后通过调整下一模板拼缝位置高度来使当前位置到达设计位置，对调整好的位置要及时进行焊接，防止在后续调整中的发生变动，保证反拱能一次成型且满足要求，笔者按照±1mm的偏差要求进行控制，调整中基本使实际位置高于设计位置1mm，因为模板和台座基础之间采用厚度不同的钢垫片进行填塞，垫片之间会有一定空隙，当在第一次重压之后会下降。

底模调整完成后应进行整体复测，没有问题后才可以进行侧模模板安装。

侧模安装完成后，再次对底模反拱进行复测，确定是否存在因侧模安装造成的底模反拱偏差，如果出现偏差，应先对底模反拱进行调整，调整完成后开始侧模反拱调整，侧模反拱调整同样以底模中点为后视点，将仪器架设在侧模上，塔尺立于底板跨中位置，用后视点读数减去侧模高度即为跨中位置的设计读数，用侧模跨中位置的设计读数减去对应的反拱值即为每个相应位置设计读数，根据设计读数和实测读数的差值来确定模板调整的高度，侧模调整一般从一端开始依次向另一端进行调整，侧模调整须分开进行，调整完成一侧后，然后进行整体复核，然后以同样方式进行另一侧模板反拱调整。仪器架站的位置在侧模上时和需调整的侧模不能在同一侧，模板调整产生的震动会对仪器稳定产生很大的影响。

模板反拱的预设是为了抵消预应力张拉产生的上拱度，反拱设计的过大或过小都无法抵消预应力张拉和残余徐变产生的拱度值。通过对终张拉后30天梁底的上拱度（表5）进行测量，分析其是否满足设计的要求来确定预设反拱的正确与否。预应力张拉是对预应力钢绞线按一定的力值往外进行拉伸，张拉作用力越大，钢绞线拉伸越长梁体向上的拱度就越大。张拉过程中的超张和欠张都会对终张拉后30天上拱度产生影响，此外混凝土的配合比、温度的高低、混凝土的强度等都会对30天上拱度造成影响。预应力张拉完成后箱梁的提梁也会对预制箱梁的30天上拱度产生影响。

表5 箱梁弹性上拱、30天上拱度测量统计分析表

根据箱梁弹性上拱、30天上拱度测量统计表分析，30天上拱度32m箱梁在2.76mm~6.44mm，24m箱梁为2.76mm~2.99mm，根据《高速铁路桥涵混凝土质量验收标准》，终张拉后30天上拱度不超过/3000（为预制箱梁跨度值）。则预制箱梁30天上拱度的设计值，32m箱梁为10.5mm，24m箱梁为7.8mm，据此分析该梁场预设反拱值是合格的。

根据现场实际情况分析，仲恺梁场位于广东省惠州市，白天温度很高，上午观测和下午观测会有平均3mm左右的偏差，受热面积越大时间越长偏差越大，因此笔者选择上午进行30天上拱和徐变观测，经过一个晚上的降温后，梁体基本能保持在一个相对稳定的状态。

3 30天上拱度的测量及计算方式

3.1 测量方式

采用水平尺配合，将水平尺分别置于两端支座中及跨中位置，将水平尺扶平，将塔尺置于水平尺上，用水准仪分别测出每侧3个点的读数。

3.2 计算方式

用两端支座中读数的平均值减去跨中读数即为一侧的上拱值，分别求得左右两侧的上拱值后取平均值即为每孔梁的30天上拱值。

假定两端支座位置水准仪视线高读数分别是，，跨中位置视线高读数为，设30天上拱度为，即=（+）/2-。假定箱梁另一侧水准仪视线高读数为，，跨中位置视线高读数为，设30 天上拱度为，即'=（+）/2-。则（+）/2即为中终张拉30d上拱度值。30d上拱度值应小于/3000，为梁跨度值（箱梁纵向支座中心间距），当梁长为32.6m时，跨度为31.5m，30d上拱度设计值为31.5/3000=10.5mm，同理当梁长为24.6m时，跨度为23.5m，30d上拱度设计值为23.5/3000=7.8mm。

由于存梁支点位置的不同，在梁场存梁期间，通常不将支座中心即预埋支座板置于存梁台座上，一般按照两端悬空距离不大于1.2m，同时将梁场设计存梁支点间距与箱梁跨度间距之间的差距上报设计单位，由设计单位提供由于存梁支点不同对所测数据的影响，使实测数据与设计数据之间存在的修正量，该项目的存梁垫石间距为29.6m，存梁时梁底铺设80cm× 80cm× 6cm的橡胶垫，梁端悬出长度为1.1m，则设计提供实测与设计之间的修正系数为0.92，实际测量结果乘以0.92为当前箱梁的终张拉后30d上拱度值，即为表5中终张拉后30d上拱度值。

4 结语

为了保障高速铁路平稳、安全地运行，减少桥面拱度的影响，必须要在预制箱梁生产过程中提前预设反拱，用以抵消预应力张拉引起的上拱度。根据当地的实际情况及时分析对梁体变形影响较大的因素，选择合适的观测时间，准确地判断预制箱梁梁体的实际变形情况，准确反映预制箱梁模板的变形情况，及时对模板反拱进行调整，保证预制箱梁正常生产。最后通过梁场项目部全体人员的共同努力圆满的完成了梁场的制梁任务。